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International audience; Simulators have been traditionally used for centuries dur-ing medical training as the trainees have to improve their skills beforepracticing on a real patient. Nowadays mechatronic technology has openthe way to more evolved solutions enabling objective assessment anddedicated pedagogic scenarios. Trainees can now practice in virtual en-vironments on various body parts, with current and rare pathologies, forany kind of patient (slim, elderly ...). But medical students need kines-thetic feedback in order to get significant learning. Gestures to acquirevary according to medical specialties: needle insertion in rheumatologyor anesthesia, forceps installation during difficult births ... Simulatorsreproducing such gestures require haptic interfaces with a variable ren-dered stiffness, featuring commonly called Variable Stiffness Actuators(VSA) which are difficult to embed with off-the-shelf devices. Existingsolutions do not always fit the requirements because of their significantsize. In contrast, pneumatic technology is low-cost, available off-the-shelfand has a better mass-power ratio. Its main drawback is its non-lineardynamics, which implies more complex control laws than with electri-cal motors. It also requires a compressed air supply. Ampère researchlaboratory has developed during the last decade haptic solutions basedon pneumatic actuation, applied on a birth simulator, an epidural nee-dle insertion simulator, a pneumatic master for remote ultrasonography,and more recently a needle insertion under ultrasonography simulator.This paper recalls the scientific approaches in the literature about pneu-matic actuation for simulation and tools in the medical context. It isillustrated with the aforementioned applications to highlight the bene-fits of this technology as a replacement or for an hybrid use with classicalelectric actuators.

Mon activité de recherche s'est déroulée depuis 2001 et se décompose en deux périodes :* la première période a débuté dès mon recrutement dans le laboratoire d'informatique ICTT, sur une thématique de "travaux pratiques à distance" au sein de l'équipe spécialisée dans le E-Learning (équipe qui a ensuite rejoint l'équipe SICAL du LIRIS). J'y ai passé dix années à développer des outils informatiques pour faciliter l'apprentissage dans des contexte de travaux pratiques à distance et sur des plateformes technologiques complexes.* La deuxième période a débuté en 2011 et se poursuit actuellement, avec un travail de recherche orienté mécatronique, appliqué principalement aux simulateurs haptiques pour l'apprentissage pratique.Ces deux expériences complémentaires m'auront amené à travailler sur une thématique commune, l'aide à l'apprentissage par la pratique, mais sous deux angles d'approche différents. Côté informatique, j'ai élaboré avec Hcene Benmohamed (doctorat 2003-2007) des stratégies d'"industrialisation" des dispositifs de télé-TP (qui étaient à l'époque très "artisanaux") et j'ai également contribué, avec Saher Arnous (doctorat 2008-2011), à la structuration des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) pour aider les enseignants à gérer des plates-formes de Travaux Pratiques complexes comme on en trouve souvent dans le domaine des automatismes industriels. Ensuite, au laboratoire Ampère, j'ai développé avec Fei Liu(Master puis doctorat 2013-2016) une architecture de simulateur haptique intégrant le formateur dans la simulation, architecture dont Angel Licona (doctorat 2017-2019) a étendu les fonctionnalités. Je participe aussi, avec mon collègue Richard Moreau, au développement de simulateurs pour l'apprentissage de gestes dans le domaine médical, avec le simulateur de pose de péridurale (doctorat Thibault Senac 2016-2019). Mes thématiques actuelles de recherche sont :* robotique et robotique médicale ;* commande avancée de systèmes pneumatiques ;* haptique ;* apprentissage du geste ;* modélisation énergétique et commande des systèmes à ports hamiltoniens.Du point de vue encadrement, la première période m'a conduit à encadrer 2 doctorants et 4 étudiants en Master Recherche. En ce qui concerne la deuxième période, un doctorant a obtenu son doctorat et 3 autres sont en cours (2 en troisième année et 1 en première année). J'ai encadré 8 étudiants en Master Recherche sur cette période. Les principaux financements de ma recherche consistent en un financement ANR pour un projet dont je suis responsable scientifique (Greenshield 2017-2010, 834kE d'aide), ainsi qu'un autre de la Région Rhône Alpes FEDER (INTELO, 333kE d'aide). Du point de vue production scientifique, j'ai publié 8 articles dans des journaux internationaux à comité de lecture, un chapitre d'ouvrage collectif international, 37 communications dans des conférences internationales à comité de lecture, 1 chapitre d'ouvrage collectif en français, 8 communications en congrès national avec actes et comité de lecture ainsi que 2 rapports de contrat. En terme de visibilité, Web of Science recense 21 de mes publications et indique un h-index de 4 avec un taux moyen de citation de 2,5 (52 citations, en excluant les autocitations).

International audience; Medicine requires advanced teaching methods in order to reach an efficient student training without having to train them directly on patients. In France, the Haute Autorité de la Santé (H.A.S.) has stated to "never [do] the first time with a patient" as a requirement for the training of new doctors. The goal of this work is to other a novel robotic solution to teach students how to perform an epidural anaesthesia. This medical operation can be divided intotwo different gestures: First the insertion of a needle between two vertebrae and second the application of pressure on the plunger all along the insertion of the needle. This works aims at simulating this second part as it has already been done on the first part in previous studies. We introduce a way to emulate the principle of loss of resistance felt by the anaesthetist when the needle reaches the appropriate depth.

International audience; This paper introduces a laparoscopic haptic simulator to help surgeons starting their training to Minimal Invasive Surgery (MIS) gestures. Its ludic dimension makes it a Serious Game helping users to evaluate themselves in comparison to experts. This paper details its architecture, the methods followed to create the exercises, and experimental results.

International audience; This paper presents the modeling of a pneumatic system devoted to a teleoperation application. The study deals with the specific problem of the additional dynamics introduced by the air hose length when the servovalves are located far from the pneumatic cylinder. The physical modeling of each component of the system leads to either a set of nonlinear ordinary differential equations (ODEs) or a set of nonlinear partial differential equations (PDEs). We show that a classical expansion around a working point provides a model consisting of a finite set of ODEs. A second aspect of this work relates to the use of this model within a bilateral teleoperation scheme. In order to design a two-channel teleoperation controller, a model reduction is required. Simulation results show the efficiency of our approach in terms of both robustness with respect to modeling errors and transparency, whether in free space or in contact motion.

National audience; Cet article présente l'avancement d'une recherche visant à proposer un logiciel de configuration d'un Système Automatisé de Production en fonction d'objectifs pédagogiques. Ce type de logiciel trouve son utilité à la fois dans un cadre industriel quand il s'agit de former le personnel à l'usage d'un nouveau SAP, et dans un cadre universitaire lorsque des SAP complexes sont partagés entre différentes formations comme c'est le cas dans de nombreux AIP. Le contexte scientifique de ce travail est présenté et les besoins fonctionnels de ce système affinés. L'architecture globale est décrite et les choix de réalisation ainsi que la procédure d'expérimentation (à venir) sont exposés.

International audience; In the context of ELearning, remote handson training has become an insisting need as in traditional learning, especially in scientific and technical disciplines. Electronic Laboratories (ELabs) have been growing for the last few years. LIESP team started in 2002 a research aiming to provide a framework which helps towards exchanging ELab learning scenarios when they fit to similar apparatuses (same functions, maybe not the same hardware). Meanwhile, LIMOS team focused on a design process to automate PLC code generation to help to design and generate programs for industrial discrete systems. This paper presents a project of merging these approaches to help ELab designers to design and integrate apparatuses into ELab frameworks when these apparatuses are discrete systems.

Les enjeux économiques pour les constructeurs de machines (OEM : Original Equipment Manufacturer) reposent sur leur capacité à diminuer les délais de conception, notamment en favorisant la réutilisabilité de leurs développements et en capitalisant les savoir-faire. A la différence des grands groupes qui intègrent des bureaux d'études d'automatisme, les OEM sont essentiellement des PME dont les compétences sont plutôt mécaniciennes et centrées sur la commande d'axe, l'objectif visé étant la performance. La programmation des systèmes de commande devra donc tendre à minimiser la génération de code et à privilégier le paramétrage de composants métier stockés en bibliothèques. Le présent article vise à montrer comment les nouveaux ateliers logiciels permettent d'avoir une approche de conception de la commande et du pilotage en adéquation avec le besoin des OEM. A partir de l'approche " composant d'automatisme " qui en découle, nous tenterons de jeter les bases d'une méthodologie de conception inspirée du langage de modélisation des systèmes complexes SysML.

8 pages; International audience; Automation world is living a change of design methodologies. Old top-down approaches are being replaced by component based design allowing design, realization and exploitation cost gains. Automation training in universities also evolves in order to train future automation industrialists up to date on new design paradigms and technologies. This paper presents three projects illustrating this evolution, based on training component based design applied to simulation of operative and control parts use.

International audience; During last decade, Internet and related web technology development enabled the arising of e-learning services and made distant learning a reality. As traditional face to face classroom became virtual classroom through Internet, traditional laboratories found their image in Electronic Laboratories (ELABs). These ones enable learners to train themselves on remote real or virtual systems. They represent essential components in e-learning environments, especially in scientific and technical disciplines. In this context, AIP-Primeca RAO is a pool of resources and competencies about industrial topics for many universities in Rhône-Alpes french Region. Due to the constraints inherent in using heavy and shared industrial resources, AIP is setting up new laboratories related to automation as both local and distant resources. After recalling the global context of e-laboratories, this paper describes this platform. It evokes first returns of use and it details evolutions to come.

National audience; A l'instar des travaux pratiques classiques, les travaux pratiques à distance (téléTP) sont indispensables aux environnements de téléformation, notamment dans les disciplines scientifiques et techniques. Dans cet article, nous proposons une démarche de construction d'un modèle générique et interdisciplinaire de téléTP. Cette démarche s'appuie sur deux approches complémentaires selon le niveau de généricité visé. La première approche vise l'élaboration de modèles de TP et de téléTP à la fois généraux et spécifiques d'une discipline donnée. La deuxième approche, vise l'élaboration de modèles de TP et téléTP génériques interdisciplinaires. Nous complétons cette modélisation par un processus de développement, au sein duquel nous traitons particulièrement deux points importants : l'étude de la sûreté de fonctionnement du système de téléTP à l'aide de l'AMDEC et la validation de ce système via une série d'expérimentations grâce au plan d'expériences de Tagushi.

International audience; A l'instar des travaux pratiques classiques, les travaux pratiques à distance (télé-TP) sont indispensables aux environnements de téléformation, notamment dans les disciplines scientifiques et techniques. De nombreux travaux scientifiques se concentrent principalement sur la téléopération d'un dispositif pédagogique spécifique. Nous avons donc proposé une méthodologie de conception d'un modèle intra-disciplinaire puis interdisciplinaire de TP et de télé-TP ainsi qu'une méthodologie associée de mise à distance de dispositifs dans ce cadre d'utilisation. Cet article a pour objet d'illustrer la première partie de cette méthodologie en se concentrant sur la discipline de l'automatique et en l'illustrant sur deux dispositifs expérimentaux.

National audience; Les robots en réseaux : - La téléopération, - Les robots mobiles coopératifs, - Commande des systèmes à distances.

National audience

6 pages; International audience; During last decade, Internet and related web technologies development enabled the arising of e-learning services and made distant learning a reality. As traditional face to face classroom became virtual classroom through Internet, traditional laboratories found their equivalent in e-Laboratories. These e-Labs enable learners to train on remote real or virtual systems. They represent important components in e-learning environments, especially in scientific and technical disciplines. Up to now, e-learning environments didn't integrate features allowing remote practical works with the same opportunities and facilities of edition, content use and reuse, as the other e-learning components. In previous papers, we proposed a software environment coming to extend traditional features of standard LMS in order to enable the execution of e-Lab sessions. This solution covers the whole edition chain, from scenario creation for a class of apparatus, to real-time manipulation by learners of a corresponding apparatus. In this paper we describe an experimentation of this e-Lab solution.

International audience; Les travaux pratiques à distance (téléTPs) sont un vecteur pédagogique indispensable aux environnements de téléformation et plus particulièrement dans les disciplines scientifiques et techniques. Il y a quatre ans, au colloque TICE 2002 nous avons présenté nos premiers pas pour la modélisation de ces téléTPs. Cette modélisation s'est concrétisée depuis par la réalisation d'une plate-forme de téléTPs nommée TIPY. Un retour d'usage sur cette première réalisation nous permet de proposer une plate-forme améliorée, notamment par la réutilisation des contenus pédagogiques à l'instar des contenus classiques de type téléCours. C'est cette évolution qui fait l'objet de cet article. Mots clés : téléTPs, laboratoires distants, laboratoires virtuels, e-formation, téléformation.

National audience; A l'instar des travaux pratiques classiques, les travaux pratiques à distance ou simplement télé-TPs sont indispensables aux environnements de télé-formation, notamment dans les disciplines scientifiques et techniques. Les solutions actuelles se concentrent principalement sur la téléopération d'une maquette pédagogique spécifique. Cet article a pour objet d'illustrer les différents progrès réalisés dans notre recherche d'une chaîne d'édition générique de scénarii de téléTPs, allant de l'outil auteur au LMS (Learning Management System). Le but est de pouvoir écrire et réutiliser des scénarii compatibles avec une classe de maquettes (pendule inversé, oscillateur, banc optique, ...). Une architecture fondée sur des ontologies et le standard IMS-LD est illustrée par un exemple de four industriel.

International audience; As E-Learning is currently developing worldwide and offering a growing range of e-training vectors such as multicast course, virtual classroom, ... and other theoretical medias, electronic laboratory seems to have a less fast development. However, neither technical nor scientific education could be given without practical experimentation. This paper proposes a start of reflection on how E-Labs could comply with emerging e- content standards. In order to be realistic, we base this reflection on a real E-Lab. platform, TIPY, previously made from scratch, which permits us to focus on how this integration could be realized. In the long run, we should profit from current intensive E-Learning standardization process to propose a reusable generic platform to be homogeneously integrated in modern Learning Management Systems.

International audience; E-Laboratories are important components of modern e-learning environments, specially in scientific and technical disciplines. Out of E-Laboratories, Remote Laboratories enable learners to train on remote real systems. Such systems are generally used by only one learner at a time but they would gain by being shared between several learners during a same lab. session. This paper presents solutions and their constraints to do so, by making an analogy with industrial production problems. Three system access scheduling algorithms are proposed and simulated on a remote lab. scenario.

International audience; As e-Learning is currently developing worldwide and offering a growing range of e-training vectors such as multicast course, virtual classroom , ... and other theoretical medias, remote laboratory seems to have a less fast development. However, experiments and feedbacks have proved that, firstly, no engineer education could be given without practical experimentation and, secondly, online education could not be simply transposed from usual classroom courses to web-based training sites We focus on remote laboratories which are essential to scientific and technical training. Our main goal is to provide a generic tool associated to a core level, able to design and execute remote experimentation scenarios from any scientific discipline. This core level is linked to other external pedagogical objects (courses, contextual help, tutorials, ...), by mean of standard metadata mechanisms (LOM, SCORM, ...).We present in this paper our experimentation platform which is also a first attempt to create a remote lab.

International audience; Remote laboratories are essential to e-learning platforms in scientific and technical disciplines. However they present a delay in their development in comparison with other (less complex) e-learning contexts such as virtual classrooms, e-projects, ... We are focusing on this particular training activity with the aim of giving means to instructors to build generic remote laboratory environments, homogeneously melt into standardized e-learning environments, in the most effective way. This paper outlines our current research and presents our experimentation platform.

International audience; Remote laboratories are essential to e-learning platforms in scientific and technical disciplines. However they present a delay in their development in comparison with other (less complex) e-learning contexts such as virtual classrooms, e-projects, ... We are focusing on this particular training activity with the aim of giving means to instructors to build generic remote laboratory environments, homogeneously melt into standardized e-learning environments, in the most effective way. This paper outlines our current research and presents our experimentation platform.

ISSN:0929-5593; International audience; This paper proposes a solution to control a remote manipulator robot (PUMA560) using IP network. A method is described to control this remote manipulator based on High-Order Sliding Mode so as to obtain a constant product time delay × bandwidth. Since previous method supposes a constant transmission delay, we put it over a low level mechanism (Network Delay Regulator) satisfying this criterion. This method eliminates the delay jitter in order to make remote estimation, prediction and control with a constant mean time delay. Under this condition, the stability condition of this algorithm is then studied. Some simulation results illustrate the performance of the High-Order Sliding Mode to dynamically force the remote system according to the Network Round Trip Time (NRTT).

September 12-14; International audience

Web-based technologies from now on enable education establishments to provide online courses. Therefore related research abounds except for laboratory experimentation topic which seems to be underdeveloped despite a real educational need. This paper presents the first results of our work on this research topic with some propositions for local and remote laboratory experiment modelling., Les technologies liées à l'Internet sont désormais assez évoluées pour permettre aux établissements des formations en ligne complètes, ainsi les travaux de recherche concernant les environnement d'apprentissage à distance (EAD) foisonnent mais le concept d'« enseignement pratique à distance » semble relativement sous-développé. Pourtant ce type d'enseignement est indispensable dans les formations scientifiques et techniques et répond à un véritable besoin complémentaire. Cette recherche rassemble trois pôles : la didactique, l'informatique (IHM et industrielle) et l'automatique ; nous avons donc tenté d'effectuer un panorama des travaux sur les télé-TPs dans ces domaines. Notre finalité étant de proposer à terme une architecture globale générique associée à une méthodologie de mise à distance de TPs, nous présentons ici les premiers résultats concernant notre travail de modélisation des TPs à la fois en présentiel et à distance.

Recent progress in computer engineering now permits someone to realize teleoperations through computer networks. For instance, Internet has been used for a few years in the frame of long distance teleoperations. It has the definite advantage of being widespread, accessible, reliable and economical. The goal of this work is to set up a long distance teleoperation platform through computer networks having limitations similar to Internet : presence of delays which are variable at low (ms) and high (mn) scale, data loss, delay asymmetry. Therefore, starting from experimentations on our mobile manipulator, we have developped a mathematical model of a basic teleoperation loop. We used this model to build a simulation environment that permits us to deal with different problems concerning long distance teleoperation. Finally, we propose a control diagram that features the miscellaneous improvements we have made and that applies to a manipulator. In order to validate this diagram, we have also built a dedicated software for PC's running Microsoft Windows operating system.; Les progrès en informatique permettent désormais d'effectuer des téléopérations via des réseaux informatiques. Par exemple, l'Internet a déjà été utilisé ces dernières années dans le cadre de téléopérations à longue distance. Il a l'énorme avantage d'être très répandu, accessible, fiable et économique. Le but de ce travail est de mettre en œuvre une plate-forme de téléopération à longue distance via des réseaux informatiques présentant les mêmes limitations que l'Internet : présence de retards, qui plus est variables dans le temps à petite (ms) et grande échelle de temps (mn), pertes de données, asymétrie des retards. Nous avons donc élaboré dans un premier temps un modèle mathématique d'une boucle de téléopération classique en partant d'expérimentations sur notre manipulateur mobile. Nous avons ainsi construit un simulateur qui nous a permis de nous attaquer à différents problèmes inhérents à une téléopération à longue distance. Enfin, nous développons un schéma de commande intégrant les diverses évolutions proposées applicable sur un bras manipulateur. Pour valider ce schéma expérimentalement, nous avons développé un ensemble logiciel de téléopération pour PC sous Microsoft Windows.